Dozrál již čas pro trojrozměrný tisk?

Jak pracují 3D tiskárny a je nyní již na čase uvažovat o jejich nasazení? Je budoucnost tisku trojrozměrná?


Vypadá to, že se snad každý měsíc objeví další příběh o nových metodách 3D tisku nebo diskuze o tom, jak revoluce 3D tisku začala. Současná 3D zařízení dokážou vytisknout roboty, nástroje, prototypy přístrojů s integrovanou elektronikou, modely, šperky, hračky a spoustu dalších. Co se však skutečně děje v oblasti 3D tiskáren, jejichž uplatnění začíná nalézat stále větší počet uživatelů? Kam směřuje tento obor?

Přesný popis technologie 3D tisku je dost obtížný, protože může být použito několik metod, ale většina 3D tiskáren klade tenké vrstvy materiálu na sebe, a tím formuje 3D objekt prakticky stejným způsobem, jako jehličková tiskárna vytváří obraz na stránce. Přestože je tento proces znám již od devadesátých let, až donedávna se příliš nerozvíjel. Částečně to bylo způsobeno velmi vysokými cenami (pěti- i šesticifernými částkami v dolarech), které rané 3D tiskárny stály, a z části to také odráželo relativně nízkou kvalitu objektů produkovaných těmito zařízeními.

Za posledních několik let však ceny 3D tiskových systémů klesly na mnohem rozumnější úroveň: běžné cenové rozpětí je 1 000 až 3 000 dolarů, přičemž nejlevnější model MakerBot Cupcake CNC stojí už jen několik set dolarů.

Lepší cenová dostupnost tiskáren spolu se zvýšeným počtem dostupných možností pro 3D tiskové sady pomohly vysvobodit 3D tisk ze specializovaného průmyslového použití. Co ale přenese 3D tisk ze sféry nadšenců a jejich garážových laboratoří do průměrné kanceláře menších firem či podnikatelů? Jedním z vlivů bude pokračující snižování ceny.

Jeff Lipton, vedoucí 3D tiskového projektu Cornell Fab@Home tvrdí, že ceny pravděpodobně dále klesnou, pokud budou 3D tiskárny pokračovat ve stejné trajektorii, jako urazily počítače při přechodu do standardního uživatelského prostředí. „Revoluce PC přesunula počítače ze sféry integrovaných zařízení směrem k řešením postaveným na kombinaci standardizovaných komponent vyráběných desítkami výrobců,“ tvrdí Lipton. „Potřebujeme prostor k zahájení pohybu tímto směrem.“

3D tiskárny však potřebují nabídnout něco více než to, co jsou schopny pro přechod k průměrnému spotřebiteli poskytnout dnes, tvrdí Keith Kmetz, expert na tiskárny u společnosti IDC. „V tuto chvíli nikde nevidím žádnou každému pochopitelnou aplikaci pro využití 3D tisku, která by přijetí této technologie hodně ovlivnila.“  3D tisk tak stále čeká na svou převratnou aplikaci – na myšlenku s dostatečně velkým vlivem, která by přitáhla pozornost davů. Ve hře je již však naštěstí pár zajímavých možností.

První a nejzřejmější z nich je to, že hnutí nadšenců zodpovědné v minulých letech za přesun 3D tisku do popředí pozornosti – prostřednictvím snížení cen a nabídky odlehčených sad 3D tisku – bude pokračovat ve své expanzi a přinášet 3D tisk stále rostoucímu segmentu koncových uživatelů.

Příkladem může být společnost MakerBot Industries, jež nabízí relativně levné sady 3D tiskáren. Kromě zařízení základní úrovně Cupcake CNC vyrábí firma Makerbot i výkonnější model Thing-o-Matic, který stojí více než tisíc dolarů a umožňuje uživateli tisknout větší a přesnější 3D objekty než základní model Cupcake CNC.

Aby se zamezilo frustraci z malých možností, které jdou na relativně levných tiskových sadách realizovat, spustil tým společnosti Makerbot také webové stránky Thingiverse, které jsou určeny pro sdílení užitečných tisknutelných 3D návrhů. Web již nabízí spousty dokumentů, které lze stáhnout a realizovat na 3D tiskárnách od firmy Makerbot nebo i na jiných. Zahrnují různý obsah, od tisknutelných brýlí po miniaturní Rubikovu kostku či náhradní díly nebo upgrade pro samotné 3D tiskárny.

Materiály
Jedním z hlavních omezení produktu firmy Makerbot – a většiny dalších 3D tiskáren určených pro SOHO segment – jsou materiály potřebné pro tisk. Ačkoli metody 3D tisku umožňují tisk s využitím desítek různých druhů materiálů od kovů po keramiku, tisk v malých kancelářích či SOHO zřídkakdy používá něco jiného než plasty. Kvality, jako jsou ohebnost a nízký bod tání, z nich dělají skvělý materiál pro 3D tisk, avšak stejné vlastnosti je činí nevhodnými pro produkty, jako jsou kladivo nebo talíř použitelný v mikrovlnné troubě.

Technologie požadované pro neplastový 3D tisk zůstávají mimo dosah průměrných spotřebitelů, ale různé on-line služby, které se v posledních letech objevily, nabízejí 3D tisk (pomocí různých materiálů) čehokoli, co jim zašlete. Jednou z těchto nejdůležitějších služeb je Shapeways, služba 3D tisku spuštěná v roce 2008. Kromě plastů poskytuje Shapeways 3D tisk modelů z oceli, pískovce, skla a nedávno přidanou možností je tisk stříbrem.

Tyto výrobní služby pro malé odběratele jsou stále propracovanější. Nedávno společnost Ponoko, která se dříve specializovala na dělení materiálu laserem, spustila službu 3D tisku, která tiskne z více materiálů a také nabízí integraci elektroniky do vašich trojrozměrně vytištěných objektů. Služba je účtována jako Ponoko Personal Factory (osobní továrna Ponoko).

Žádný materiál se nehodí na všechny účely a některé objekty potřebují více než jeden druh. Ideální by bylo, kdyby 3D tiskárny dokázaly pracovat s více materiály současně, takže by mohly vytvářet složité objekty bez nutnosti jakékoli oddělené konstrukce. Ve skutečnosti již vícemateriálová zařízení existují (například řada Connex firmy Objet), ale jsou velmi drahá.

Potřeba převratné aplikace
Vícemateriálový tisk samozřejmě nezůstane mimo rozpočet menších uživatelů navždy, ale podle odborníků tato metoda nezafunguje v oboru jako převratná aplikace (killer application). Namísto toho přirovnává Lipton masové použití vícemateriálového tisku k vývoji integrovaných procesorů pro osobní počítače.

„Stejně jako byl potřebný integrovaný procesor před realizovatelností osobních počítačů, umožní myšlenka vícemateriálového tisku realizovat nějakou převratnou aplikaci,“ předpovídá Lipton. „Pokud pohlédnete na osobní počítače, byly tou klíčovou videohry, a to nikdo jen na základě procesoru nedokázal předpovědět.

„Všichni vědí, že jednou budeme vlastnit jednu nebo více 3D tiskáren, ale nikdo neví, k čemu se vlastně použije. Převratná aplikace se ukáže, jakmile bude takový stroj u dostatečného množství uživatelů a lidé začnou realizovat věci, které by experti vlastně nikdy nepředvídali.“ Lipton uvádí jako příklad tisk potravin nebo použití 3D tisku v učebnách, ale je také možné, že ta, která vše zvrátí, zatím ještě nikoho nenapadla.

Možné právní problémy
Držitelé různých patentů ale mohou vidět 3D zařízení jako hrozbu a mohou se pokusit žalovat výrobce tiskáren nebo distributory výkresů CAD (Computer-Aided Design), prohlašuje ve své zprávě skupina Public Knowledge, která se zabývá digitálními autorskými právy.

„Účelem našeho reportu je varovat veřejnost a tvůrce norem před problémy přinášenými technologií, která je stále ve svém počátku, stejně jako byly počítače v sedmdesátých letech,“ uvádí dokument. „Současné průmyslové obory by mohly při konfrontaci s případným široce rozšířeným 3D tiskem požadovat radikální reformu zákonů na ochranu intelektuálních práv nebo vytvoření zcela nových typů duševního vlastnictví.“

Levné 3D tiskárny totiž umožní rozšíření této technologie mezi běžné uživatele. 3D tisk, který dovolí uživatelům vytvářet objekty s interními pohyblivými částmi,  je jen v počátcích a je velmi těžké si představit jeho budoucí možnosti, prohlašuje dokument.

„Případné velké narušení autorských práv prostřednictvím technologie 3D tisku je zatím mimo kontrolu,“ uvedl Michael Weinberg, právní zástupce skupiny Public Knowledge a autor dokumentu. „V malých dílnách a bezejmenných kancelářích, garážích či suterénech se revolucionáři vrtají ve strojích, které mohou přeměnit digitální bity na fyzické atomy.

Tyto stroje mohou stáhnout plány na klíč z internetu a vytisknout skutečný funkční klíč. Uživatelé navrhují vlastní šperky, ozubená kola, držáky a hračky pomocí počítačového programu a mohou své stroje použít pro výrobu skutečných šperků, ozubených kol, držáků a hraček.“

Držitelé patentů však mohou přechod na 3D tisk v SOHO podmínkách zpomalit, varuje zpráva skupiny Public Knowledge. Například příslušný zákon v USA považuje každou kopii patentovaného vynálezu za jeho přestoupení, upozorňuje dokument. V některých případech by mohli držitelé patentů udělat totéž co držitelé copyrightu a pokusit se zabránit v tisku kopií svých produktů, uvádí dokument. V mnoha případech bude pro ně těžké vysledovat kopie svých řešení.

Navíc by se mohli inspirovat v doktríně o podílu na přestupku, kterou používají držitelé autorských práv pro žaloby vůči webům, které sdílejí soubory. „To by mohlo umožnit vlastníkům patentů sledovat ty, kdo umožňují jednotlivcům vytvářet kopie patentovaných položek,“ komentuje dokument. „Mohli by například žalovat výrobce 3D tiskáren na základě toho, že 3D zařízení jsou k takovým kopiím potřebné. Mohou zažalovat weby, které hostí soubory s výkresy. Namísto žalob stovek a možná tisíců jednotlivců s omezenými prostředky tak mohou držitelé patentů obvinit pár firem, jež disponují prostředky na zaplacení následných pokut.“

Tvůrci zákonných norem potřebují dávat pozor na možnosti 3D tisku, když přistupují k žádostem o další ochranu patentových práv, tvrdí Adrian Bowyer, představitel open source projektu 3D tiskáren RepRap,  a Tiffany Radová, technologická právnička a zakladatelka laboratoře reverzního inženýrství ReverseSpace.

Ačkoli u 3D tisku v současnosti neexistují žádné reálné právní problémy, mohou se některé z nich po zvýšení popularity této technologie objevit, varuje Radová. Navrhovaná smlouva ACTA (Anti-Counterfeiting Trade Agreement), v níž je zapojeno 37 zemí, které jednají o nových typech ochrany duševního vlastnictví, by mohla zvýšit obtížnost provádění reverzního inženýrství produktů v mnoha zemích.

Vyšlo v Computerworldu 7/2011
Časopis lze koupit se slevou 20 %










Komentáře